JP6403607B2 - 電磁継電器およびその故障検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、リレーシーケンス回路等に用いられる電磁継電器およびその故障検出方法に関するものである。

従来のリレーシーケンス回路においては、制御用の電磁継電器の単体故障によってリレーシーケンス回路の動作不具合が発生した場合であっても、まず、リレーシーケンス回路の回路構成不備が動作不具合の原因であると仮定されることが多い。そのため、リレーシーケンス回路の回路構成検証を経た後に電磁継電器単体の故障確認を実施することになり、リレーシーケンス回路の動作不具合原因の追究に多大な時間および労力を必要とするという課題があった。

そこで、このような課題を解決するために、異常（故障）の有無を自己診断可能な電磁継電器として、接点部の開閉状態を検出する検出部と、検出部が検出する接点部の開閉状態と外部からの指令に対応した接点部の開閉状態とに基づいて異常の有無を判断する異常判断部と、異常判断部の判断結果を外部に出力する出力部とを備えた電磁開閉装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１９９１１５号公報

しかしながら、特許文献１の電磁開閉装置では、検出部、異常判断部および出力部が、それぞれ別々のハードウェア（回路）や、種々のソフトウェアを実行するマイクロコンピュータで実現されている。そのため、装置が大型化するという問題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、小型で、かつ故障の有無を自己診断可能な電磁継電器およびその故障検出方法を得ることを目的とする。

本発明に係る電磁継電器は、入力用端子から入力される動作指令信号に応じて励磁される動作コイルと、動作コイルの励磁によって開閉される主接点と、主接点と連動し、主接点と同一のタイミングで開閉される補助接点と、動作コイルと並列に接続され、動作指令信号に応じて励磁される補助コイルと、補助コイルの励磁によって開閉される異常検出接点と、補助接点および異常検出接点と接続され、主接点の開閉状態と異常検出接点の開閉状態とが同じ場合に開状態となり、主接点の開閉状態と異常検出接点の開閉状態とが互いに異なる場合に閉状態となる警報出力端子とを備えるものである。

本発明に係る電磁継電器の故障検出方法は、入力用端子から入力される動作指令信号に応じて動作コイルを励磁し、主接点を系平するステップと、動作指令信号に応じて、動作コイルと並列に接続された補助コイルを励磁し、異常検出接点を開閉するステップと、主接点の開閉状態と異常検出接点の開閉状態とを比較するステップと、主接点の開閉状態と異常検出接点の開閉状態とが互いに異なる場合に、動作コイルおよび主接点の少なくとも一方の異常を外部に出力するステップとを有するものである。

本発明では、警報出力端子が、動作コイルの励磁によって開閉される主接点の開閉状態と、動作コイルと並列に接続された補助コイルの励磁によって開閉される異常検出接点の開閉状態とが同じ場合に開状態となり、主接点の開閉状態と異常検出接点の開閉状態とが互いに異なる場合に閉状態となる。そのため、警報出力端子から信号が出力されると、動作コイルおよび主接点の少なくとも一方に異常が発生していることが分かる。この結果、小型で、かつ故障の有無を自己診断可能な電磁継電器およびその故障検出方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る電磁継電器を示す回路図である。 本発明の実施の形態１に係る電磁継電器を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態２に係る電磁継電器を示す回路図である。 本発明の実施の形態３に係る電磁継電器を示す回路図である。 本発明の実施の形態４に係る電磁継電器を示す回路図である。

以下、本発明における電磁継電器およびその故障検出方法の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電磁継電器１を示す回路図である。図１に示す本実施の形態１の電磁継電器１は、動作コイル２、入力用端子３、主回路接点（以下「主接点」と略す）４、出力用端子５、補助コイル６、異常検出接点７、補助接点８および警報出力端子９を備えて構成される。

動作コイル２は、入力用端子３から入力される動作指令信号２０に応じて励磁されることにより主接点４を開閉動作する。主接点４の開閉状態は、出力用端子５に出力される。

本実施の形態１の電磁継電器１は、異常検出用の異常検出接点７と、異常検出接点７を開閉する補助コイル６とを備えることを特徴としている。補助コイル６は、動作コイル２と並列に接続されており、動作指令信号２０に応じて励磁されることにより、主接点４とは独立に、異常検出接点７を開閉動作する。

この結果、異常検出接点７は、動作コイル２および主接点４に異常が発生していない正常時においては、主接点４と同じ開閉状態を有し、動作コイル２および主接点４の少なくとも一方に異常が発生している異常時においては、主接点４とは異なる開閉状態を有する。

補助接点８は、主接点４と機械的に連動して、主接点４と同一のタイミングで開閉する。また、主接点４、異常検出接点７および補助接点８は、それぞれメーク接点とブレーク接点とが組み合わされた切り替え接点で構成されている。

ここで、図１に示すように、異常検出接点７のメーク接点７ａの一端は、補助接点８のブレーク接点８ｂの一端と直列に接続され、異常検出接点７のブレーク接点７ｂの一端は、補助接点８のメーク接点８ａの一端と直列に接続されている。また、異常検出接点７のメーク接点７ａの他端および異常検出接点７のブレーク接点７ｂの他端は、警報出力端子９の一端に接続され、補助接点８のメーク接点８ａの他端および補助接点８のブレーク接点８ｂの他端は、警報出力端子９の他端に接続されている。

この結果、警報出力端子９は、主接点４の開閉状態と異常検出接点７の開閉状態とが同じ場合に開状態となり、主接点４の開閉状態と異常検出接点７の開閉状態とが異なる場合に閉状態となる。

図２は、本発明の実施の形態１に係る電磁継電器１を示す概略構成図である。以下、図２を用いて、電磁継電器１の具体的な構造について説明する。

主接点４の主接点可動片３０は、主接点可動片支持材３０ａおよび主接点可動片ヒンジ部３０ｂにより支持されている。主接点４は、動作コイル２が励磁されていないときには、主接点可動片復帰バネ３０ｃによってブレーク接点４ｂ側に接続されており、動作コイル２が励磁されると、メーク接点４ａ側に接続される。

主接点可動片３０の主接点４とは反対側には、絶縁部材３２により主接点４と電気的に絶縁され、かつ主接点４と機械的に連動して開閉動作する補助接点８が配置されている。これにより、補助接点８は、主接点４と同じ開閉状態を有している。

異常検出接点７の異常検出接点可動片３１は、異常検出接点可動片支持材３１ａおよび異常検出接点可動片ヒンジ部３１ｂにより支持されている。異常検出接点７は、補助コイル６が励磁されていないときには、異常検出接点可動片復帰バネ３１ｃによってブレーク接点７ｂ側に接続されており、補助コイル６が励磁されると、メーク接点７ａ側に接続される。

次に、図１、図２を参照しながら、動作コイル２および主接点４に異常が発生していない場合の、本実施の形態１の電磁継電器１の動作について説明する。

入力用端子３に動作指令信号２０が入力されて動作コイル２が励磁されると、主接点４のブレーク接点４ｂが開路してメーク接点４ａが閉路する。この結果、出力用端子５へ信号が出力される。

補助接点８は、主接点４と機械的に連動して動作するので、補助接点８も、主接点４と同様に、ブレーク接点８ｂが開路してメーク接点８ａが閉路する。

さらに、動作コイル２と並列に接続された補助コイル６も、入力用端子３に入力される動作指令信号２０に応じて励磁されるので、異常検出接点７も、主接点４と同様に、ブレーク接点７ｂが開路してメーク接点７ａが閉路する。

このように、動作コイル２および主接点４に異常が発生していない正常時においては、補助接点８および異常検出接点７ともに、主接点４と同じ開閉状態を有しているので、警報出力端子９は開状態となっている。

次に、動作コイル２または主接点４に異常が発生している場合の、本実施の形態１の電磁継電器１の動作について、同じ図１を用いて説明する。

例えば、動作コイル２に断線等の異常が発生すると、入力用端子３から動作指令信号２０が入力されているにもかかわらず、動作コイル２が励磁されないために主接点４が閉動作せず、出力用端子５への信号出力が行われなくなってしまう。主接点４と機械的に連動している補助接点８の開閉状態についても同様である。

或いは、例えば、主接点４に融着等の異常が発生すると、入力用端子３に動作指令信号２０が入力されていないにもかかわらず、主接点４が開状態に融着して、出力用端子５へ信号が出力されてしまう。主接点４と機械的に連動している補助接点８の開閉状態についても同様である。

一方で、補助コイル６は、動作コイル２と並列に接続されて、動作コイル２とは独立に励磁されることから、異常検出接点７は、動作コイル２および主接点４の故障状態にかかわらず、動作指令信号２０に応じて開閉動作される。この結果、動作コイル２または主接点４に異常が発生している異常時においては、補助接点８と異常検出接点７とは互いに開閉状態が異なることとなり、警報出力端子９は閉状態とって、信号が出力される。

したがって、本実施の形態１では、警報出力端子９が閉状態であるか否かをチェックすることにより、動作コイル２および主接点４の異常を検出することが可能である。

特に、本実施の形態１では、補助コイル６、異常検出接点７、補助接点８、および警報出力端子９を、自己診断機能を有しない電磁継電器に追加して設ければよいので、特許文献１の電磁開閉装置と比較して簡素な回路構成により自己診断を行うことが可能である。

なお、図１および図２には、補助コイル６が励磁されることにより開閉される機械的接点を有する異常検出接点７を用いる例を示したが、補助コイル６および異常検出接点７の代わりに、入力端子が動作コイル２と並列に接続された、無接点継電器である半導体素子を用いることも可能である。これにより、更に回路構成を簡素化することができる。

また、図１に示す、異常検出接点７、補助接点８および警報出力端子９の回路構成は、補助接点８の開閉状態と異常検出接点７の開閉状態とが同じ場合に警報出力端子９が開状態となり、補助接点８の開閉状態と異常検出接点７の開閉状態とが異なる場合に警報出力端子９が閉状態となるような回路構成となってさえいればよく、このような回路構成と等価であれば、図１に示す回路構成に限定されるものではない。

以上のように、実施の形態１では、警報出力端子が、動作コイルの励磁によって開閉される主接点の開閉状態と、動作コイルと並列に接続された補助コイルの励磁によって開閉される異常検出接点の開閉状態とが同じ場合に開状態となり、主接点の開閉状態と異常検出接点の開閉状態とが互いに異なる場合に閉状態となる。そのため、警報出力端子から信号が出力されると、動作コイルおよび主接点の少なくとも一方に異常が発生していることが分かる。この結果、小型で、かつ故障の有無を自己診断可能な電磁継電器およびその故障検出方法を得ることができる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る電磁継電器１Ｂを示す回路図である。図３に示す本実施の形態２の電磁継電器１Ｂは、先の実施の形態１の図１と比較して、警報出力端子９間に故障表示装置点灯用電源２１が接続されている点と、故障表示装置点灯用電源２１と直列に故障表示装置１０が接続されている点が異なっている。その他の構成については先の実施の形態１と同じであるので説明は省略する。

本実施の形態２において、動作コイル２または主接点４に異常が発生した場合には、先の実施の形態１と同様に、警報出力端子９が閉状態となる。この結果、故障表示装置点灯用電源２１から、ＬＥＤランプ等の故障表示装置１０に対して電力が供給されるので、ＬＥＤランプ等の点灯を視認することにより、電磁継電器１ｂの異常を目視にて認識することが可能となる。

以上のように、実施の形態２では、警報出力端子間に接続された故障表示装置点灯用電源に直列に接続された故障表示装置を更に備え、動作コイルまたは主接点に異常が発生している場合に、異常が発生していることを、故障表示装置を用いて表示している。この結果、動作コイルまたは主接点に異常が発生したことを、目視にて認識することが可能となる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る電磁継電器１Ｃを示す回路図である。図４に示す本実施の形態３の電磁継電器１Ｃは、先の実施の形態１の図１と比較して、動作コイル２と並列にＬＥＤランプ等の動作表示装置１１を備えている点が異なっている。その他の構成については先の実施の形態１と同じであるので説明は省略する。

先の実施の形態１では、動作コイル２または主接点４に異常が発生した場合には、警報出力端子９に信号が出力されると説明した。しかしながら、例えば、地震等の外部要因によって、主接点可動片３０または異常検出接点可動片３１が、一時的に大きく振れてメーク接点と接触したような場合であっても、警報出力端子９に信号が出力されるので、このような一時的な誤動作と、動作コイル２または主接点４に実際に異常が発生している場合との識別がつかないという課題がある。

そこで、本実施の形態３では、図４に示すように、動作コイル２と並列にＬＥＤランプ等の動作表示装置１１を備えることにより、入力用端子３から動作指令信号２０が入力されているかを確認できるようにしている。これにより、動作指令信号２０が入力されていないにもかかわらず、警報出力端子９に信号が出力されるような場合には、地震等の外部要因による一時的な誤作動であると識別することができる。

なお、本実施の形態３は、先の実施の形態２と組み合わせることも可能である。例えば、先の実施の形態２のＬＥＤランプ等の故障表示装置１０による異常の通知が、地震等の外部要因による一時的な誤作動であるか否かを、本実施の形態３の動作表示装置１１の点灯によって識別することも可能である。

以上のように、実施の形態３では、動作コイルに並列に接続された動作表示装置を更に備え、動作コイルが励磁されていることを、動作表示装置を用いて表示している。この結果、警報出力端子に出力される信号が、地震等の外部要因による一時的な誤作動であるかどうかを識別することができる。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る電磁継電器１Ｄを示す回路図である。図５に示す本実施の形態４の電磁継電器１Ｄは、先の実施の形態１の図１と比較して、主接点４を多極収納している点が異なっている。その他の構成については先の実施の形態１と同じであるので説明は省略する。

先の実施の形態１〜３では、主接点４が１極だけの場合について説明したが、図５に示すように、主接点４を多極（４−１〜４−ｎ）収納している場合でも、各々の主接点４は、動作コイル２が励磁されるのに連動して開閉動作を行うので、先の実施の形態１〜３と同様に、補助接点８を１極設置するだけで、先の実施の形態１〜３と同様の効果を得ることが可能である。

以上のように、実施の形態４によれば、主接点を多極収納している場合でも、先の実施の形態１〜３と同様の効果を得ることが可能である。

１ 電磁継電器、２ 動作コイル、３ 入力用端子、４ 主接点、４ａ メーク接点、４ｂ ブレーク接点、５ 出力用端子、６ 補助コイル、７ 異常検出接点、７ａ メーク接点、７ｂ ブレーク接点、８ 補助接点、８ａ メーク接点、８ｂ ブレーク接点、９ 警報出力端子、１０ 故障表示装置、１１ 動作表示装置、２０ 動作指令信号、２１ 故障表示装置点灯用電源、３０ 主接点可動片、３０ａ 主接点可動片支持材、３０ｂ 主接点可動片ヒンジ部、３０ｃ 主接点可動片復帰バネ、３１ 異常検出接点可動片、３１ａ 異常検出接点可動片支持材、３１ｂ 異常検出接点可動片ヒンジ部、３１ｃ 異常検出接点可動片復帰バネ、３２ 絶縁部材。

Claims (7)

1. 入力用端子から入力される動作指令信号に応じて励磁される動作コイルと、
   前記動作コイルの励磁によって開閉される主接点と、
   前記主接点と連動し、前記主接点と同一のタイミングで開閉される補助接点と、
   前記動作コイルと並列に接続され、前記動作指令信号に応じて励磁される補助コイルと、
   前記補助コイルの励磁によって開閉される異常検出接点と、
   前記補助接点および前記異常検出接点と接続され、前記主接点の開閉状態と前記異常検出接点の開閉状態とが同じ場合に開状態となり、前記主接点の開閉状態と前記異常検出接点の開閉状態とが互いに異なる場合に閉状態となる警報出力端子と、
   を備えた電磁継電器。
2. 前記補助接点および前記異常検出接点は、それぞれメーク接点とブレーク接点とが組み合わされた切り替え接点であり、
   前記異常検出接点のメーク接点の一端は、前記補助接点のブレーク接点の一端と直列に接続され、
   前記異常検出接点のブレーク接点の一端は、前記補助接点のメーク接点の一端と直列に接続され、
   前記異常検出接点のメーク接点の他端および前記異常検出接点のブレーク接点の他端は、前記警報出力端子の一端に接続され、
   前記補助接点のメーク接点の他端および前記補助接点のブレーク接点の他端は、前記警報出力端子の他端に接続されている
   請求項１に記載の電磁継電器。
3. 前記警報出力端子間に接続された故障表示装置点灯用電源に直列に接続された故障表示装置を更に備え、
   前記動作コイルおよび前記主接点の少なくとも一方に異常が発生していることを、前記故障表示装置を用いて表示する。
   請求項１または２に記載の電磁継電器。
4. 前記動作コイルに並列に接続された動作表示装置を更に備え、
   前記動作コイルが励磁されていることを、前記動作表示装置を用いて表示する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁継電器。
5. 前記主接点を多極収納している
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁継電器。
6. 前記補助コイルおよび前記異常検出接点に代えて、無接点継電器である半導体素子を用いる
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁継電器。
7. 入力用端子から入力される動作指令信号に応じて動作コイルを励磁し、主接点を系平するステップと、
   前記動作指令信号に応じて、前記動作コイルと並列に接続された補助コイルを励磁し、異常検出接点を開閉するステップと、
   前記主接点の開閉状態と前記異常検出接点の開閉状態とを比較するステップと、
   前記主接点の開閉状態と前記異常検出接点の開閉状態とが互いに異なる場合に、前記動作コイルおよび前記主接点の少なくとも一方の異常を外部に出力するステップと、
   を有する電磁継電器の故障検出方法。

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